在數(shù)字電視系統(tǒng)中,MPEG-2編碼復(fù)用器是系統(tǒng)傳輸?shù)暮诵沫h(huán)節(jié),所有的節(jié)目、數(shù)據(jù)以及各種增值服務(wù)都是通過復(fù)用打包成傳輸流傳輸出去。目前,只有少數(shù)公司掌握復(fù)用器的核心算法技術(shù),能夠采用MPEG-2可變碼率統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法提高帶寬利用率,保證高質(zhì)量圖像傳輸。由于目前正處廣播電視全面向數(shù)字化過渡期間,市場潛力巨大,因此對(duì)復(fù)用器的研究開發(fā)非常重要。本文針對(duì)復(fù)用器及其接口技術(shù)進(jìn)行研究并設(shè)計(jì)出成形產(chǎn)品。 文中首先對(duì)MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)及NIOS Ⅱ軟核進(jìn)行分析。重點(diǎn)研究了復(fù)用器中的部分關(guān)鍵技術(shù):PSI信息提取及重構(gòu)算法、PID映射方法、PCR校正及CRC校驗(yàn)算法,給出了實(shí)現(xiàn)方法,并通過了硬件驗(yàn)證。然后對(duì)復(fù)用器中主要用到的AsI接口和DS3接口進(jìn)行了分析與研究,給出了設(shè)計(jì)方法,并通過了硬件驗(yàn)證。 本文的主要工作如下: ●首先對(duì)復(fù)用器整體功能進(jìn)行詳細(xì)分析,并劃分軟硬件各自需要完成的功能。給出復(fù)用器的整體方案以及ASI接口和DS3接口設(shè)計(jì)方案。 ●在FPGA上采用c語言實(shí)現(xiàn)了PSI信息提取與重構(gòu)算法。 ●給出了實(shí)現(xiàn)快速的PID映射方法,并根據(jù)FPGA特點(diǎn)給出一種新的PID映射方法,減少了邏輯資源的使用,提高了穩(wěn)定性。 ●采用Verilog設(shè)計(jì)了SI信息提取與重構(gòu)的硬件平臺(tái),并用c語言實(shí)現(xiàn)了SDT表的提取與重構(gòu)算法,在FPGA中成功實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存空間。 ●在FPGA上實(shí)現(xiàn)了.ASI接口,主要分析了位同步的實(shí)現(xiàn)過程,實(shí)現(xiàn)了一種新的快速實(shí)現(xiàn)字節(jié)同步的設(shè)計(jì)。 ●在FPGA上實(shí)現(xiàn)了DS3接口,提出并實(shí)現(xiàn)了一種兼容式DS3接口設(shè)計(jì)。并對(duì)幀同步設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。 ●完成部分PCB版圖設(shè)計(jì),并進(jìn)行調(diào)試監(jiān)測。 本復(fù)用器設(shè)計(jì)最大特點(diǎn)是將軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行合理劃分,硬件平臺(tái)及接口采用Verilog語言實(shí)現(xiàn),PSI信息算法主要采用c語言實(shí)現(xiàn)。這種軟硬件的劃分使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活,且軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行,極大的提高了工作效率。 整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用verilog和c兩種語言完成,采用Altera公司的FPGA芯片EP1C20,在Quartus和NIOS IDE兩種設(shè)計(jì)平臺(tái)下設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)此方案已經(jīng)開發(fā)出兩臺(tái)帶有ASI和DS3接口的數(shù)字電視TS流復(fù)用器,經(jīng)測試達(dá)到了預(yù)期的性能和技術(shù)指標(biāo)。
上傳時(shí)間: 2013-08-03
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RC電路在模擬電路、脈沖數(shù)字電路中得到廣泛的應(yīng)用,由于電路的形式以及信號(hào)源和R,C元件參數(shù)的不同,因而組成了RC電路的各種應(yīng)用形式:微分電路、積分電路、耦合電路、濾波電路及脈沖分壓器。關(guān)鍵詞:RC電路。微分、積分電路。耦合電路。在模擬及脈沖數(shù)字電路中,常常用到由電阻R和電容C組成的RC電路,在些電路中,電阻R和電容C的取值不同、輸入和輸出關(guān)系以及處理的波形之間的關(guān)系,產(chǎn)生了RC電路的不同應(yīng)用,下面分別談?wù)勎⒎蛛娐贰⒎e分電路、耦合電路、脈沖分壓器以及濾波電路。
標(biāo)簽: RC電路
上傳時(shí)間: 2013-05-27
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本項(xiàng)目完成的是中國地面數(shù)字電視融合方案發(fā)端系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用Stratix系列的EP1S80F1020C5FPGA為基礎(chǔ)構(gòu)建了主硬件處理平臺(tái)。系統(tǒng)中能量擴(kuò)散、LDPC編碼、符號(hào)交織、星座映射、同步PN頭插入、3780點(diǎn)IFFTOFDM調(diào)制以及信號(hào)成形4倍插值滾降濾波器等都是基于FPGA硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。本文首先介紹了數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀,融合方案發(fā)端系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)以及FPGA設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。第三章重點(diǎn)、詳細(xì)地介紹了基于FPGA的融合方案發(fā)端系統(tǒng)除LDPC編碼部分的各個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn),并對(duì)級(jí)連后的整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真、分析和驗(yàn)證。第四章簡要介紹了與融合方案發(fā)端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似的一個(gè)窄帶LDPC解碼-誤碼測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)端的FPGA設(shè)計(jì),并對(duì)該測試平臺(tái)的性能進(jìn)行了分析驗(yàn)證。我在項(xiàng)目中完成的工作主要有: 1.閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料,了解中國地面數(shù)字電視融合方案的整體結(jié)構(gòu)和原理。 2.制定了整個(gè)發(fā)端系統(tǒng)FPGA實(shí)現(xiàn)的框架以及各模塊的接口定義。 3.完成了3780點(diǎn)IFFTOFDM的FPGA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。 4.完成了4倍插值169階滾降濾波器的算法改進(jìn)和FPGA設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。 5.完成了整個(gè)融合方案系統(tǒng)的功能仿真、分析和驗(yàn)證。 6.完成了窄帶LDPC解碼-誤碼測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)端的FPGA設(shè)計(jì)以及仿真、驗(yàn)證。
標(biāo)簽: FPGA 地面數(shù)字電視 仿真 方案
上傳時(shí)間: 2013-07-05
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心血管系統(tǒng)疾病是現(xiàn)今世界上發(fā)病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作為一種非穩(wěn)態(tài)的心電變異性現(xiàn)象,是指心電T波段振幅、形態(tài)甚至極性逐拍交替變化。大量研究表明,TWA與室性心律失常、心臟性猝死等有直接密切的關(guān)系,已成為一種無創(chuàng)獨(dú)立性預(yù)測指標(biāo)。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,微伏級(jí)的TWA已經(jīng)可以被檢出,并且精度越來越高。本文以T波交替檢測為中心,基于ARM給出了T波交替檢測技術(shù)原理性樣機(jī)的硬件及軟件,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)的目的。 在TWA檢測研究中,需要對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理,即信號(hào)去噪和特征點(diǎn)檢測。小波分析以其多分辨率的特性和表征時(shí)頻兩域信號(hào)局部特征的能力成為我們選取的心電信號(hào)自動(dòng)分析手段。文中采用小波變換將原始心電信號(hào)分解為不同頻段的細(xì)節(jié)信號(hào),根據(jù)三種主要噪聲的不同能量分布,采用自適應(yīng)閾值和軟硬閾值折衷處理策略用閾值濾波方法對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行去噪處理:同時(shí)基于心電信號(hào)的特征點(diǎn)R峰對(duì)應(yīng)于Mexican-hat小波變換的極值點(diǎn),因此我們使用Mexican-hat小波檢測R峰,通過附加檢測方案確保了位置的準(zhǔn)確性,并根據(jù)需要提出了T波矩陣提取方法。 隨后文章介紹了T波交替的產(chǎn)生機(jī)理及研究進(jìn)展,分別從臨床應(yīng)用和檢測方法上展現(xiàn)了目前TWA的發(fā)展進(jìn)程,并利用了譜分析法、相關(guān)分析法和移動(dòng)平均修正算法分別從時(shí)域和頻域?qū)σ恍颖緮?shù)據(jù)進(jìn)行T波交替檢測。在檢測中譜分析法抗噪能力較強(qiáng),但作為一種頻域檢測方法,無法檢測非穩(wěn)態(tài)TWA信號(hào),而相關(guān)分析法受呼吸、噪聲影響較大,數(shù)據(jù)要求較高,因此可以在譜分析檢測為陽性TWA基礎(chǔ)上,再對(duì)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)分析,從而克服自身算法缺陷,確定交替幅度和時(shí)間段。最后對(duì)影響檢測結(jié)果的因素進(jìn)行討論研究,從而降低檢測誤差。 文章還設(shè)計(jì)了T波交替檢測技術(shù)原理性樣機(jī)的關(guān)鍵部分電路和軟件框架。硬件部分圍繞ARM核的Samsung S3C44BOX為核心,設(shè)計(jì)了該樣機(jī)的關(guān)鍵電路,包括采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊(外部存儲(chǔ)電路、通信接口電路等)。其中在采集模塊中針對(duì)心電信號(hào)是微弱信號(hào)并且干擾大的特點(diǎn),采用了具有高共模抑制比和高輸入阻抗的分級(jí)放大電路,有效的提取了信號(hào)分量:A/D轉(zhuǎn)換電路保證了信號(hào)量化的高精度。利用USB接口芯片和刪內(nèi)部異步串行通訊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外界聯(lián)系。系統(tǒng)軟件中首先介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境,然后給出了心電信號(hào)分析及處理程序設(shè)計(jì)流程圖及實(shí)現(xiàn),使它們共同完成系統(tǒng)的軟件監(jiān)護(hù)功能。
上傳時(shí)間: 2013-07-27
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隨著我國電力工業(yè)的迅猛發(fā)展,電網(wǎng)上非線性負(fù)載的日益增多,導(dǎo)致線路電壓、電流經(jīng)常出現(xiàn)非正弦狀態(tài),從而造成電網(wǎng)諧波“污染”。電網(wǎng)諧波惡化了電能質(zhì)量指標(biāo),降低了電網(wǎng)的可靠性,增加了電網(wǎng)的損失。所以,電器設(shè)備在出廠前需要對(duì)其進(jìn)行檢測,看其是否會(huì)影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。那么可靠的電力參數(shù)測量設(shè)備的研制就變得非常重要。通過充分調(diào)研并翻閱大量資料,針對(duì)課題要求,提出了以ARM作為處理器,結(jié)合外圍電路,借由μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)對(duì)硬件進(jìn)行控制,來完成電參數(shù)采集及其處理的思路。 本論文完成了裝置的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)。硬件方面采用Philips公司的LPC2132作為處理器,結(jié)合外圍電路,建立起基本的采樣、通信和人機(jī)接口硬件平臺(tái)。軟件方面,首先分析了電參數(shù)測量的算法,并進(jìn)行了必要的仿真。在完成μC/OS-Ⅱ在LPC2132上移植的基礎(chǔ)上,進(jìn)行多任務(wù)設(shè)計(jì),完成數(shù)據(jù)采集、電量參數(shù)計(jì)算、USB串口通信和人機(jī)接口等功能。
上傳時(shí)間: 2013-06-08
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),其優(yōu)良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。JPEG2000算法非常復(fù)雜,圖像編碼過程占用了大量的處理器時(shí)間開銷和內(nèi)存開銷,因而通過對(duì)JPEG2000算法進(jìn)行優(yōu)化并采用硬件電路來實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的部分或全部內(nèi)容,對(duì)加快編碼速度從而擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內(nèi)容,其一是JPEG2000算術(shù)編碼器算法的研究與硬件設(shè)計(jì),其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)。在研究算術(shù)編碼器過程中,首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術(shù)編碼器的編碼原理和編碼流程,之后采用有限狀態(tài)機(jī)和二級(jí)流水線技術(shù),并在不影響關(guān)鍵路徑的情況下通過對(duì)算術(shù)編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語言對(duì)算術(shù)編碼器進(jìn)行了設(shè)計(jì),并通過了功能仿真與綜合。實(shí)驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)不但編碼速度快,而且流水線短,硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過程中,首先結(jié)合率失真理論建立了算法的數(shù)學(xué)模型,并驗(yàn)證了該算法的有效性,之后深入分析了該數(shù)學(xué)模型的實(shí)現(xiàn)流程,找出影響算法效率的關(guān)鍵路徑。在對(duì)算法優(yōu)化時(shí)采用黃金分割點(diǎn)算法代替原來的二分查找法,并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實(shí)驗(yàn)證明,采用優(yōu)化算法在增加少量系統(tǒng)資源的情況下使得計(jì)算效率提高了60%以上。之后,分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實(shí)現(xiàn),又提出了一種失真更低的比特分配方案,即按照“失真/碼長”值從大到小通道編碼順序進(jìn)行編碼,通過對(duì)該算法的仿真驗(yàn)證,得出在固定碼率條件下新算法將產(chǎn)生更少的失真。
標(biāo)簽: JPEG 2000 FPGA 標(biāo)準(zhǔn)
上傳時(shí)間: 2013-07-13
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隨著電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于通信、信號(hào)處理、生物醫(yī)學(xué)以及自動(dòng)控制等領(lǐng)域中。離散傅立葉變換(DFT)及其快速算法FFT作為數(shù)字信號(hào)處理中的基本變換,有著廣泛的應(yīng)用。特別是近年來,基于FFT的ODFM技術(shù)的興起,進(jìn)一步推動(dòng)了對(duì)高速FFT處理器的研究。 FFT 算法從出現(xiàn)到現(xiàn)在已有四十多年代歷史,算法理論已經(jīng)趨于成熟,但是其具體實(shí)現(xiàn)方法卻值得研究。面向高速、大容量數(shù)據(jù)流的FFT實(shí)時(shí)處理,可以通過數(shù)據(jù)并行處理或者采用多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。特別是流水線結(jié)構(gòu)使得FFT處理器在進(jìn)行不同點(diǎn)數(shù)的FFT計(jì)算時(shí)可以通過對(duì)模塊級(jí)數(shù)的控制很容易的實(shí)現(xiàn)。 本文在分析和比較了各種FFT算法后,選擇了基2和基4混合頻域抽取算法作為FFr處理器的實(shí)現(xiàn)算法,并提出了一種高速、處理點(diǎn)數(shù)可變的流水線結(jié)構(gòu)FFT處理器的實(shí)現(xiàn)方法。利用這種方法實(shí)現(xiàn)的FFT處理器成功的應(yīng)用到DAB接收機(jī)中,RTL級(jí)仿真結(jié)果表明FFT輸出結(jié)果與C模型輸出一致,在FPGA環(huán)境下仿真波形正確,用Ouaaus Ⅱ軟件綜合的最高工作頻率達(dá)到133MHz,滿足了高速處理的設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽: FFT 流水線結(jié)構(gòu) 處理器
上傳時(shí)間: 2013-05-29
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自適應(yīng)濾波器是智能天線技術(shù)中核心部分-自適應(yīng)波束成形器的關(guān)鍵技術(shù),算法的高效穩(wěn)定性及硬件時(shí)鐘速率的快慢是判斷波束成形器性能優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)。 首先選取工程領(lǐng)域最常用的自適應(yīng)橫向LMS濾波算法作為研究對(duì)象,提出了利用最小均方誤差意義下自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)與主通道噪聲信號(hào)的等效關(guān)系,得到濾波器最佳自適應(yīng)參數(shù)的方法。并分析了在平穩(wěn)和非平穩(wěn)環(huán)境噪聲下,濾波器的收斂速度、權(quán)系數(shù)穩(wěn)定性、跟蹤輸入信號(hào)的能力和信噪比的改善等特性。 在分析梯度自適應(yīng)格型算法的基礎(chǔ)上,提出利用最佳反射系數(shù)的收斂性和穩(wěn)定性,得到了梯度自適應(yīng)格型濾波器的定步長改進(jìn)方法;并以改進(jìn)的梯度自適應(yīng)格型和線性組合器組成梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理算法,在同樣環(huán)境噪聲下,相比自適應(yīng)橫向LMS算法,其各項(xiàng)性能指標(biāo)都得到了極大地改善,而且有利于節(jié)省硬件資源。 設(shè)計(jì)了自適應(yīng)橫向LMS濾波器和梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理濾波器的電路模型,并用馳豫超前技術(shù)對(duì)兩類濾波器進(jìn)行了流水線優(yōu)化。利用Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C5T144C6芯片和多種EDA工具,完成了濾波器的FPGA硬件設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)。并以FPGA實(shí)現(xiàn)的3節(jié)梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理器為核心,設(shè)計(jì)了一種TD-SCDMA系統(tǒng)的自適應(yīng)波束成形器,分析表明可以很好地利用系統(tǒng)提供的參考信號(hào)對(duì)下行波束進(jìn)行自適應(yīng)成形。
標(biāo)簽: FPGA 自適應(yīng)濾波器 算法設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-07-16
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在數(shù)字電視系統(tǒng)中,MPEG-2編碼復(fù)用器是系統(tǒng)傳輸?shù)暮诵沫h(huán)節(jié),所有的節(jié)目、數(shù)據(jù)以及各種增值服務(wù)都是通過復(fù)用打包成傳輸流傳輸出去。目前,只有少數(shù)公司掌握復(fù)用器的核心算法技術(shù),能夠采用MPEG-2可變碼率統(tǒng)計(jì)復(fù)用方法提高帶寬利用率,保證高質(zhì)量圖像傳輸。由于目前正處廣播電視全面向數(shù)字化過渡期間,市場潛力巨大,因此對(duì)復(fù)用器的研究開發(fā)非常重要。本文針對(duì)復(fù)用器及其接口技術(shù)進(jìn)行研究并設(shè)計(jì)出成形產(chǎn)品。 文中首先對(duì)MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)及NIOS Ⅱ軟核進(jìn)行分析。重點(diǎn)研究了復(fù)用器中的部分關(guān)鍵技術(shù):PSI信息提取及重構(gòu)算法、PID映射方法、PCR校正及CRC校驗(yàn)算法,給出了實(shí)現(xiàn)方法,并通過了硬件驗(yàn)證。然后對(duì)復(fù)用器中主要用到的AsI接口和DS3接口進(jìn)行了分析與研究,給出了設(shè)計(jì)方法,并通過了硬件驗(yàn)證。 本文的主要工作如下: ●首先對(duì)復(fù)用器整體功能進(jìn)行詳細(xì)分析,并劃分軟硬件各自需要完成的功能。給出復(fù)用器的整體方案以及ASI接口和DS3接口設(shè)計(jì)方案。 ●在FPGA上采用c語言實(shí)現(xiàn)了PSI信息提取與重構(gòu)算法。 ●給出了實(shí)現(xiàn)快速的PID映射方法,并根據(jù)FPGA特點(diǎn)給出一種新的PID映射方法,減少了邏輯資源的使用,提高了穩(wěn)定性。 ●采用Verilog設(shè)計(jì)了SI信息提取與重構(gòu)的硬件平臺(tái),并用c語言實(shí)現(xiàn)了SDT表的提取與重構(gòu)算法,在FPGA中成功實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存空間。 ●在FPGA上實(shí)現(xiàn)了.ASI接口,主要分析了位同步的實(shí)現(xiàn)過程,實(shí)現(xiàn)了一種新的快速實(shí)現(xiàn)字節(jié)同步的設(shè)計(jì)。 ●在FPGA上實(shí)現(xiàn)了DS3接口,提出并實(shí)現(xiàn)了一種兼容式DS3接口設(shè)計(jì)。并對(duì)幀同步設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。 ●完成部分PCB版圖設(shè)計(jì),并進(jìn)行調(diào)試監(jiān)測。 本復(fù)用器設(shè)計(jì)最大特點(diǎn)是將軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行合理劃分,硬件平臺(tái)及接口采用Verilog語言實(shí)現(xiàn),PSI信息算法主要采用c語言實(shí)現(xiàn)。這種軟硬件的劃分使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活,且軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行,極大的提高了工作效率。 整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用verilog和c兩種語言完成,采用Altera公司的FPGA芯片EP1C20,在Quartus和NIOS IDE兩種設(shè)計(jì)平臺(tái)下設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)此方案已經(jīng)開發(fā)出兩臺(tái)帶有ASI和DS3接口的數(shù)字電視TS流復(fù)用器,經(jīng)測試達(dá)到了預(yù)期的性能和技術(shù)指標(biāo)。
上傳時(shí)間: 2013-06-10
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H.264視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)以其高壓縮比、高圖像質(zhì)量、良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)在數(shù)字電視廣播、網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體傳輸、視頻實(shí)時(shí)通信等許多方面得到了廣泛應(yīng)用。提高H.264幀內(nèi)預(yù)測的速度,對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的場合具有重大的意義。為此,論文在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)H.264幀內(nèi)預(yù)測的軟件實(shí)現(xiàn)具有運(yùn)算量大、實(shí)時(shí)性差等缺點(diǎn),提出了一種基于FPGA的高并行、多流水線結(jié)構(gòu)的幀內(nèi)預(yù)測算法的硬件實(shí)現(xiàn)。 論文在詳細(xì)闡述H.264幀內(nèi)預(yù)測編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上,分析了17種預(yù)測模式算法,通過Matlab仿真建模,直觀地給出了預(yù)測模式的預(yù)測效果,并在JM12.2官方驗(yàn)證平臺(tái)上測試比較各種預(yù)測模式對(duì)編碼性能的影響,以此為根據(jù)對(duì)幀內(nèi)預(yù)測模式進(jìn)行裁剪。接著論文提出了基于FPGA的幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,將前段采集劍的RGB圖像通過色度轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成YCbCr圖像,存入片外SDRAM中,控制模塊負(fù)責(zé)讀寫數(shù)掘送入幀內(nèi)預(yù)測模塊進(jìn)行處理。幀內(nèi)預(yù)測模塊中,采用一種并行結(jié)構(gòu)的可配置處理單元,即先求和再移位最后限幅的電路結(jié)構(gòu),來計(jì)算各預(yù)測模式下的預(yù)測值,極大地減小了預(yù)測電路的復(fù)雜度。針對(duì)預(yù)測模式選擇算法,論文采用多模式并行運(yùn)算的方法,即多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的殘差計(jì)算模塊,同時(shí)計(jì)算各種預(yù)測模式對(duì)應(yīng)的SATD值,充分發(fā)揮FPGA高速并行處理的能力。其中Hadamard變換使用行列分離的變換方法,采用蝶形快速變換、流水線設(shè)計(jì)提高硬件的工作效率。最后,論文設(shè)計(jì)了LCD顯示模塊直觀地顯示所得到的最佳預(yù)測模式。 整個(gè)幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)被劃分成多個(gè)功能模塊,采用層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想,并采用流水線結(jié)構(gòu)和乒乓操作來提高系統(tǒng)的并行性、運(yùn)行速度和總線利用率。所有模塊用Verilog語言設(shè)計(jì),由Modelsim仿真和集成開發(fā)環(huán)境ISE9.1綜合。仿真與綜合結(jié)果表明,系統(tǒng)時(shí)鐘頻率最高達(dá)到106.7MHz。該設(shè)計(jì)在完成功能的基礎(chǔ)上,能夠較好地滿足實(shí)時(shí)性要求。論文對(duì)于研究基于FPGA的H.264視頻壓縮編碼系統(tǒng)進(jìn)行了有益的探索,具有一定的實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽: H264 視頻編碼器 幀內(nèi)預(yù)測 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-07-21
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